JP2018111208A - Method for manufacturing nozzle plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクが流れる流路を有するノズルプレートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a nozzle plate having a flow path through which ink flows.
従来、インクジェットプリンタには、複数の微細なノズルからインクを吐出して記録媒体に画像を形成するインクジェットヘッドが知られている。従来のインクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のチャネルを有している。そして、インクジェットヘッドは、チャネル毎に、圧力室と、圧力室に供給されるインクに吐出圧力を付与するためのアクチュエータと、圧力室のインクを吐出するノズルを有するノズルプレートとを有している。 Conventionally, an inkjet head that forms an image on a recording medium by ejecting ink from a plurality of fine nozzles is known as an inkjet printer. A conventional inkjet head has a plurality of channels for ejecting ink. The ink jet head has, for each channel, a pressure chamber, an actuator for applying a discharge pressure to the ink supplied to the pressure chamber, and a nozzle plate having a nozzle for discharging the ink in the pressure chamber. .
また、特許文献１に記載には、パンチ治具を用いて板状部材に対してプレス加工することで、ノズル孔を形成し、ノズルプレートを製造する技術が記載されている。
さらに、近年では、ノズル孔から吐出されるインクの流路抵抗を低減や、インクを循環させるために、ノズル孔と連続し、かつノズル孔と直交する方向に延びる流路を形成したノズルプレートが提案されている。 Further, in recent years, in order to reduce the flow resistance of the ink discharged from the nozzle holes and to circulate the ink, there is a nozzle plate formed with flow paths that are continuous with the nozzle holes and extend in a direction perpendicular to the nozzle holes. Proposed.
しかしながら、特許文献１に記載された技術を用いて流路を設けたノズルプレートを製造するには、１回目のプレス加工によりノズルを形成した後に、流路を形成するために、２回目のプレス加工を行う必要があった。そのため、特許文献１に記載された技術では、２回のプレス加工を行う必要があるだけでなく、形成されたノズルと流路との位置ズレが発生するという問題を有していた。
However, in order to manufacture a nozzle plate provided with a flow path using the technique described in
本発明は、上述のような従来の問題点に鑑み、ノズルと流路の位置ズレの発生を防止すると共に簡単な構成でノズルプレートを製造することができるノズルプレートの製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, the present invention provides a nozzle plate manufacturing method capable of preventing the occurrence of positional misalignment between a nozzle and a flow path and manufacturing a nozzle plate with a simple configuration. Objective.
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のノズルプレートの製造方法は、下記の金型を用いて製造される。金型は、本体部と、ノズル形成部と、流路形成部と、を備えている。ノズル形成部は、本体部の一面から突出し、インクを吐出するノズルを形成する。流路形成部は、本体部の一面から突出し、ノズル形成部に連続し、ノズルの軸方向と直交する方向に延在する流路を形成する。 In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, the nozzle plate manufacturing method of the present invention is manufactured using the following mold. The mold includes a main body part, a nozzle forming part, and a flow path forming part. The nozzle forming part protrudes from one surface of the main body part and forms a nozzle for discharging ink. The flow path forming portion protrudes from one surface of the main body, forms a flow path that is continuous with the nozzle forming portion and extends in a direction perpendicular to the axial direction of the nozzle.
上記構成のノズルプレートの製造方法によれば、ノズルと流路の位置ズレの発生を防止すると共に簡単な構成でノズルプレートを製造することができる。 According to the manufacturing method of the nozzle plate having the above configuration, it is possible to manufacture the nozzle plate with a simple configuration while preventing the occurrence of positional deviation between the nozzle and the flow path.
以下に、本発明のノズルプレートの製造方法を実施するための形態について、図１〜図１２を参照しながら説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。 Below, the form for implementing the manufacturing method of the nozzle plate of this invention is demonstrated, referring FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common member in each figure. The present invention is not limited to the following form.
１．インクジェットヘッドの構成
１−１．インクジェットヘッドの一例の構成
まず、本発明のノズルプレートの製造方法により製造されたノズルプレートを有するインクジェットヘッドの一例の構成について図１及び図２を参照して説明する。
図１は、インクジェットヘッドの概略構成図、図２は、インクジェットヘッドの断面図である。
1. Configuration of inkjet head 1-1. Configuration of an Example of an Inkjet Head First, a configuration of an example of an inkjet head having a nozzle plate manufactured by the method for manufacturing a nozzle plate of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inkjet head, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head.
図１及び図２に示す装置は、被印刷物に向けてインク滴を吐出することで画像を形成するインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドである。図１に示すように、インクジェットヘッド１は、共通インク室２と、保持部３と、ヘッドチップ４と、フレキシブル配線基板５と、を有している。
The apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is an ink jet head used in an ink jet printer that forms an image by ejecting ink droplets toward a substrate. As shown in FIG. 1, the
共通インク室２は、中空の略直方体状に形成されており、一面が開口している。共通インク室２の開口と反対側の一面には、インクを供給するためのインク供給口２ａと、インクを排出するためのインク排出口２ｂが設けられている。
The
共通インク室２の室内２ｃには、フィルタ７が設けられている。フィルタ７は、メッシュ状の部材で形成されている。フィルタ７は、インク供給口２ａから供給されたインクから異物を取り除くと共に、インク内に含有する気泡を細かく破砕する。そして、共通インク室２の開口を覆うようにして保持部３が配置されている。
A filter 7 is provided in the
保持部３は、略中央に開口部３ａを有する略平板状に形成されている。保持部３の一方の面には、開口部３ａを覆うようにして共通インク室２が接続される。また、保持部３の他方の面には、開口部３ａを覆うようにしてヘッドチップ４が接続される。そして、保持部３の開口部３ａを介して共通インク室２と、ヘッドチップ４が連通する。
The holding |
保持部３の外周部には、挿通孔３ｂが設けられている。挿通孔３ｂには、フレキシブル配線基板５が挿通する。フレキシブル配線基板５は、後述するヘッドチップ４の配線基板５０に接続される。また、フレキシブル配線基板５は、保持部３に設けた挿通孔３ｂを保持部３の他方の面から挿通して、共通インク室２側に引き出される。
An
ヘッドチップ４は、ノズルプレート１０と、中間プレート２０と、圧力室形成プレート３０と、駆動プレート４０と、配線基板５０とを有している。また、ヘッドチップ４は、インクの吐出面側から、ノズルプレート１０、中間プレート２０、圧力室形成プレート３０、駆動プレート４０、配線基板５０の順に積層されている。
The
ノズルプレート１０には、複数のノズル１１と、流路１２が形成されている。ノズル１１は、ノズルプレート１０の一面から他面にかけて貫通している。このノズル１１は、共通インク室２から供給されたインクを外部に吐出する。また、ノズル１１は、ノズルプレート１０に複数（例えば、５００〜２０００個）設けられ、マトリックス状に配置されている。このノズル１１は、ノズルプレート１０に積層される中間プレート２０を介して圧力室形成プレート３０に形成された圧力室３１と連通する。
A plurality of
流路１２は、ノズル１１に連続して形成されている。この流路１２は、ノズルプレート１０に一面から他面に向けて凹んだ凹部である。そして、流路１２は、ノズル１１の軸方向と交差する方向に延びている。この流路１２により、ノズルプレート１０を通過するインクの流路抵抗を低減させている。
The
中間プレート２０は、ノズルプレート１０と、圧力室形成プレート３０との間に配置される。中間プレート２０には、ノズル１１と後述する圧力室形成プレート３０に設けた圧力室３１とを連通する第１連通孔２１が設けられている。この第１連通孔２１は、ノズルプレート１０のノズル１１と対応する位置に設けられ、中間プレート２０の一面から他面にかけて貫通している。
The
圧力室形成プレート３０は、複数の圧力室３１と、振動板３２とを有している。圧力室３１は、圧力室形成プレート３０の一面から他面にかけて貫通している。この圧力室３１によって、ノズル１１から吐出されるインクに吐出圧力が付与される。また、圧力室３１は、ノズルプレート１０のノズル１１及び中間プレート２０の第１連通孔２１と対応する位置に設けられている。
The pressure
振動板３２は、圧力室３１における中間プレート２０とは反対側の開口を覆うように配置されている。この振動板３２には、圧力室３１と連通する第２連通孔３２ａが設けられている。振動板３２における圧力室３１側の一面と反対側の一面には、駆動プレート４０が配置されている。
The
駆動プレート４０は、空間部４１と、第２連通孔３２ａと連通する第３連通孔４２とを有している。空間部４１は、振動板３２を間に挟んで圧力室３１と対向する位置に配置されている。空間部４１には、アクチュエータ６０が収容されている。
The
アクチュエータ６０は、圧電素子６１と、第１電極６２と、第２電極６３とを有している。第１電極６２は、振動板３２の一面に積層されている。そして、第１電極６２には、圧電素子６１が積層されて、振動板３２及び第１電極６２を間に挟んで圧力室３１と対向する位置に配置される。そして、圧電素子６１は、圧力室３１毎（チャネル毎）に設けられる。
The
圧電素子６１は、電圧が印加されることによって変形する材料で構成されており、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの強誘電体材料で構成されている。また、圧電素子６１における第１電極６２とは反対側の面には、第２電極６３が積層されている。第２電極６３は、バンプ６４を介して後述する配線基板５０に設けられた配線層５１と接続される。
The
配線基板５０は、配線層５１と、配線層５１が一面に形成されたシリコン層５２とを有している。配線層５１は、第２電極６３に設けたバンプ６４と、半田５１ａを介して接続される。また、配線層５１の外縁部は、フレキシブル配線基板５に接続される。さらに、配線層５１における駆動プレート４０と反対側の一面には、シリコン層５２が配置される。シリコン層５２は、保持部３に接合される。
The
また、配線基板５０には、配線層５１及びシリコン層５２を貫通する第４連通孔５３が設けられている。この第４連通孔５３は、駆動プレート４０の第３連通孔４２と、保持部３の開口部３ａを介して共通インク室２と連通する。
The
これにより、第４連通孔５３、第３連通孔４２及び第２連通孔３２ａを通過して、共通インク室２に収容されたインクが圧力室３１に流れ込む。そして、第１電極６２と第２電極６３に電圧が印加されることで、圧電素子６１が変形すると共に圧電素子６１の変形に伴い、振動板３２が変形する。この振動板３２が変形することで、圧力室３１内にインクを吐出するための圧力が発生する。これにより、第１連通孔２１を介してノズル１１からインクが吐出される。
As a result, the ink stored in the
１−２．インクジェットヘッドの他の例
次に、図３を参照して、インクジェットヘッドの他の例の構成について説明する。
図３は、インクジェットヘッドの他の例を示す断面図である。
1-2. Another Example of Inkjet Head Next, the configuration of another example of the inkjet head will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the inkjet head.
図３に示すインクジェットヘッド１Ａが、図１及び図２に示すインクジェットヘッド１と異なる点は、インクを循環させる循環流路を設けた点である。そのため、図１及び図２に示すインクジェットヘッド１と共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
The
図３に示すように、インクジェットヘッド１Ａは、共通インク室２と、保持部３と、ヘッドチップ４Ａと、不図示のフレキシブル配線基板とを有している。ヘッドチップ４Ａは、ノズルプレート１０Ａと、中間プレート２０Ａと、圧力室形成プレート３０と、駆動プレート４０と、配線基板５０とを有している。
As shown in FIG. 3, the
また、ノズルプレート１０Ａと、中間プレート２０Ａには、インクを循環させる循環流路７０Ａが設けられている。ノズルプレート１０Ａには、ノズル１１に連続し、ノズル１１の軸方向と交差する個別循環流路１２Ａが形成されている。
The
また、中間プレート２０Ａには、隣り合うチャネルの個別循環流路１２Ａ、１２Ａと連通する共通循環流路２２Ａが形成されている。また、共通循環流路２２Ａは、不図示の共通排出液室に連通している。そして、共通排出液室は、不図示のポンプを介して共通インク室２に接続されている。
The
個別循環流路１２Ａ、共通循環流路２２Ａ及び共通排出液室を介してインクを循環させることで、ヘッドチップ４内に発生した気泡を除去し、ノズル１１の詰まりや、射出不良等を抑制することができる。
By circulating the ink through the individual
２．ノズルプレートの製造方法
２−１．金型の第１の実施の形態例
次に、上述した流路１２、個別循環流路１２Ａ（以下、合わせて「流路１２」という）構成を有するノズルプレートの製造方法の第１の実施の形態例（以下、「本例」という）について図４〜図５を参照して説明する。
図４Ａは、本例の製造方法で用いられる金型を示す正面図、図４Ｂは、金型を示す側面図、図４Ｃは、金型を示す平面図である。
2. Manufacturing method of nozzle plate 2-1. First Embodiment of Mold Next, a first embodiment of a method for manufacturing a nozzle plate having the above-described
FIG. 4A is a front view showing a mold used in the manufacturing method of this example, FIG. 4B is a side view showing the mold, and FIG. 4C is a plan view showing the mold.
なお、本例のノズルプレートの製造方法は、図４Ａ〜４Ｃに示す金型１００を用いて行われる。図４Ａ〜４Ｃに示すように、金型１００は、略直方体状に形成された本体部１０１と、ノズル形成部１０２と、流路形成部１０３とを有している。
In addition, the manufacturing method of the nozzle plate of this example is performed using the metal mold | die 100 shown to FIG. As shown in FIGS. 4A to 4C, the
ノズル形成部１０２及び流路形成部１０３は、本体部１０１の一面１０１ａから突出している。ノズル形成部１０２は、略円錐状に形成されている。なお、ノズル形成部１０２の先端部は、半球状に形成されている。また、ノズル形成部１０２におけるノズル形成部１０２の軸方向に対する傾斜角度（以下、「ノズル形成部角度」という。）θ０は、所定の角度範囲に設定されている。このノズル形成部１０２によってノズルプレート１０のノズル１１が形成される。
The
流路形成部１０３は、ノズル形成部１０２の側面部に連続して、略直方体状に形成されている。また、流路形成部１０３は、本体部１０１の一面１０１ａと平行をなし、かつノズル形成部１０２の軸方向と交差する方向に延在している。この流路形成部１０３によってノズルプレート１０の流路１２が形成される。
The flow
次に、上述した金型１００を用いたノズルプレートの製造方法について図５Ａ〜図５Ｄを参照して説明する。
図５Ａ〜図５Ｄは、上述した金型１００を用いたノズルプレートの製造方法を示す説明図である。
Next, the manufacturing method of the nozzle plate using the metal mold | die 100 mentioned above is demonstrated with reference to FIG. 5A-FIG. 5D.
5A to 5D are explanatory views showing a nozzle plate manufacturing method using the
まず、図５Ａに示すように、平板状に形成された板状部材８０の一面８０ａと、金型１００におけるノズル形成部１０２及び流路形成部１０３が設けられた一面１０１ａを対向させる。また、ノズルプレート１０となる板状部材８０の材質としては、例えば、ステンレス、スチール、アルミやニッケル等の金属が用いられる。
First, as shown in FIG. 5A, one
次に、図５Ｂに示すように、金型１００の一面１０１ａを板状部材８０の一面８０ａに押し付け、プレス加工を行う。これにより、板状部材８０の一面８０ａには、ノズル形成部１０２によって、一面８０ａと反対側の他面８０ｂに向けて凹んだノズル凹部８１が形成される。同様に、板状部材８０の一面８０ａには、流路形成部１０３によって他面８０ｂに向けて凹んだ流路凹部８２が形成される。この流路凹部８２がノズルプレート１０の流路１２となる。さらに、板状部材８０の他面８０ｂには、ノズル凹部８１と対向する箇所に第１凸部８３と、流路凹部８２と対向する箇所に第２凸部８４が形成される。
Next, as shown in FIG. 5B, one
次に、図５Ｃに示すように、板状部材８０の他面８０ｂから突出する第１凸部８３及び第２凸部８４を研磨し、除去する。そのため、図５Ｄに示すように、板状部材８０の他面８０ｂには、ノズル凹部８１が開口する。これにより、板状部材８０には、一面８０ａから他面８０ｂにかけて貫通するノズル１１が形成される。さらに、板状部材８０の一面８０ａには、ノズル１１と連通し、ノズル１１の軸方向と交差する方向に延びる流路１２が形成される。その結果、上述した工程によりノズルプレート１０の製造が完了する。
Next, as shown in FIG. 5C, the first and
このように、本例の製造方法によれば、一つの金型１００を用いて一回のプレス加工によって、ノズル１１となるノズル凹部８１と、流路１２となる流路凹部８２を同時に形成することができる。そのため、製造時において、ノズル１１と流路１２の位置ズレが発生することを防ぐことができ、ノズルプレート１０を容易に製造することができる。
As described above, according to the manufacturing method of this example, the
２−２．金型の第２の実施の形態例
次に、ノズルプレートの製造方法で用いられる金型の第２の実施の形態例について図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明する。
図６は、第２の実施の形態例にかかる金型を示す正面図、図６Ｂは、金型を示す側面図、図６Ｃは、金型を示す平面図である。
2-2. Second Embodiment of Mold Next, a second embodiment of the mold used in the nozzle plate manufacturing method will be described with reference to FIGS. 6A to 6C.
FIG. 6 is a front view showing a mold according to the second embodiment, FIG. 6B is a side view showing the mold, and FIG. 6C is a plan view showing the mold.
この第２の実施の形態例の金型２００が、第１の実施の形態例の金型１００と異なる点は、流路形成部の形状である。そのため、ここでは、流路形成部について説明し、第１の実施の形態例にかかる金型１００と共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
The
図６Ａ〜図６Ｃに示すように、金型２００は、本体部２０１と、ノズル形成部２０２と、流路形成部２０３とを有している。流路形成部２０３は、本体部２０１の一面２０１ａと反対側の端部がＶ字状に形成されている。そのため、流路形成部２０３は、本体部２０１の一面２０１ａに沿って延びる三角柱状に形成されている。
As shown in FIGS. 6A to 6C, the
第２の実施の形態例にかかる金型２００によれば、プレス加工の際に、流路形成部２０３を板状部材８０に押し込む角度が安定し、確実に板状部材に流路１２を形成することができる。また、この金型２００により形成された流路１２は、Ｖ状の凹部となる。これにより、流路１２を通過するインクの速度を安定させることができる。
According to the
その他の構成は、上述した第１の実施の形態例にかかる金型１００と同様であるため、それらの説明は省略する。このような金型２００を用いた製造方法によっても、上述した第１の実施の形態例にかかる金型１００を用いた製造方法と同様の作用及び効果を得ることができる。
Since other configurations are the same as those of the
２−３．金型の第３の実施の形態例
次に、ノズルプレートの製造方法で用いられる金型の第３の実施の形態例について図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。
図７Ａは、金型を示す正面図、図７Ｂは、この金型で製造されたノズルプレートを示す断面図である。
2-3. Third Embodiment of Mold Next, a third embodiment of a mold used in the nozzle plate manufacturing method will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
FIG. 7A is a front view showing a mold, and FIG. 7B is a cross-sectional view showing a nozzle plate manufactured by the mold.
この第３の実施の形態例の金型３００が、第１の実施の形態例の金型１００と異なる点は、ノズル形成部の形状である。そのため、ここでは、ノズル形成部について説明し、第１の実施の形態例にかかる金型１００と共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
The
図７Ａに示すように、金型３００は、本体部３０１と、ノズル形成部３０２と、流路形成部３０３とを有している。ノズル形成部３０２は、第１ノズル形成部３０２ａと、第２ノズル形成部３０２ｂとを有している。第１ノズル形成部３０２ａは、本体部３０１の一面３０１ａから略円錐台形状に突出している。第２ノズル形成部３０２ｂは、第１ノズル形成部３０２ａの先端部に連続し、略円錐状に突出している。そして、第２ノズル形成部３０２ｂの傾斜角度は、第１ノズル形成部３０２ａの傾斜角度よりも小さく設定されている。
As illustrated in FIG. 7A, the
このように、第３の実施の形態例にかかる金型３００は、ノズル形成部３０２が２段階にその傾斜角度が変化し、先端部に向かうにつれて２段階に窄まっている。なお、第３の実施の形態例にかかる金型３００では、ノズル形成部３０２を２段階に窄ませた例を説明したが、これに限定されるものではなく、ノズル形成部３０２を３段階以上に窄ませてもよい。
As described above, in the
第３の実施の形態例にかかる金型３００を用いて製造されたノズルプレート１０Ｂは、図７Ｂに示すように、ノズル１１Ｂは、インクが入る入り側からインクが吐出する出側に向けて傾斜角度の異なる２つの傾斜面１１ａ、１１ｂを有する。第１傾斜面１１ａは、入り側に形成され、第２傾斜面１１ｂは、出側に形成される。そして、第２傾斜面１１ｂにおけるノズル１１Ｂの軸方向に対する傾斜角度は、第１傾斜面１１ａの傾斜角度よりも小さくなる。
In the
その他の構成は、上述した第１の実施の形態例にかかる金型１００と同様であるため、それらの説明は省略する。このような金型３００を用いた製造方法によっても、上述した第１の実施の形態例にかかる金型１００を用いた製造方法と同様の作用及び効果を得ることができる。
Since other configurations are the same as those of the
２−４．金型の第４の実施の形態例
次に、ノズルプレートの製造方法で用いられる金型の第４の実施の形態例について図８Ａ及び図８Ｂを参照して説明する。
図８Ａは、金型を示す正面図、図８Ｂは、この金型で製造されたノズルプレートを示す断面図である。
2-4. Fourth Embodiment of Mold Next, a fourth embodiment of a mold used in the nozzle plate manufacturing method will be described with reference to FIGS. 8A and 8B.
FIG. 8A is a front view showing a mold, and FIG. 8B is a cross-sectional view showing a nozzle plate manufactured by the mold.
この第４の実施の形態例の金型４００が、第１の実施の形態例の金型１００と異なる点は、ノズル形成部と流路形成部との接続箇所の角度である。そのため、ここでは、流路形成部について説明し、第１の実施の形態例にかかる金型１００と共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
The
図８Ａに示すように、金型４００は、本体部４０１と、ノズル形成部４０２と、流路形成部４０３とを有している。流路形成部４０３における本体部４０１の一面４０１ａと反対側の端部は、本体部４０１の一面４０１ａに対して傾斜している。そして、流路形成部４０３がノズル形成部４０２に接続される箇所と、ノズル形成部４０２の軸方向で形成される角度θ１は、９０°よりも大きく設定されている。これにより、金型４００を板状部材８０にプレスする際の流路形成部４０３が板状部材８０に押し付けられる角度が安定する。
As shown in FIG. 8A, the
第４の実施の形態例にかかる金型４００を用いて製造されたノズルプレート１０Ｃは、図８Ｂに示すように、流路１２Ｃが、ノズル１１の先端に近づく方向に傾斜する。これにより、流路１２Ｃからノズル１１に向かうインクの液滴速度を安定させることができる。
As shown in FIG. 8B, the
その他の構成は、上述した第１の実施の形態例にかかる金型１００と同様であるため、それらの説明は省略する。このような金型４００を用いた製造方法によっても、上述した第１の実施の形態例にかかる金型１００を用いた製造方法と同様の作用及び効果を得ることができる。
Since other configurations are the same as those of the
２−５．金型の第５の実施の形態例
次に、ノズルプレートの製造方法で用いられる金型の第５の実施の形態例について図９Ａ及び図９Ｂを参照して説明する。
図９Ａは、金型を示す正面図、図９Ｂは、この金型で製造されたノズルプレートを示す断面図である。
2-5. Fifth Embodiment of Mold Next, a fifth embodiment of a mold used in the nozzle plate manufacturing method will be described with reference to FIGS. 9A and 9B.
FIG. 9A is a front view showing a mold, and FIG. 9B is a cross-sectional view showing a nozzle plate manufactured by the mold.
この第５の実施の形態例の金型５００が、第１の実施の形態例の金型１００と異なる点は、ノズル形成部と流路形成部との接続箇所の角度である。そのため、ここでは、流路形成部について説明し、第１の実施の形態例にかかる金型１００と共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
The
図９Ａに示すように、金型５００は、本体部５０１と、ノズル形成部５０２と、流路形成部５０３とを有している。流路形成部５０３における本体部５０１の一面５０１ａと反対側の端部は、本体部５０１の一面５０１ａに対して傾斜している。そして、流路形成部５０３がノズル形成部５０２に接続される箇所と、ノズル形成部５０２の軸方向で形成される角度θ１は、９０°よりも小さく設定されている。この金型５００を用いて製造されたノズルプレート１０Ｄを図９Ｂに示す。この図９Ｂに示すように、流路１２Ｄは、ノズル１１から離反する方向に傾斜する。
As illustrated in FIG. 9A, the
その他の構成は、上述した第１の実施の形態例にかかる金型１００と同様であるため、それらの説明は省略する。このような金型５００を用いた製造方法によっても、上述した第１の実施の形態例にかかる金型１００を用いた製造方法と同様の作用及び効果を得ることができる。
Since other configurations are the same as those of the
３．従来例との比較
次に、上述した金型により製造されたノズルプレートと、従来の製造方法により製造されたノズルプレートの比較した結果を、図１０を参照して説明する。
図１０は、本例の金型により製造されたノズルプレートと従来の製造方法により製造されたノズルプレートの性能の比較を示す表である。
3. Comparison with Conventional Example Next, a comparison result between the nozzle plate manufactured by the above-described mold and the nozzle plate manufactured by the conventional manufacturing method will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a table showing a comparison of the performance of the nozzle plate manufactured by the mold of this example and the nozzle plate manufactured by the conventional manufacturing method.
なお、図１０に示す比較実験では、幅が３０μｍの流路形成部を有する金型を用いて金属製の板状部材をプレス加工することにより製造している。そして、金型のノズル形成部の先端部の直径は、２４μｍに設定されている。また、図５Ａ〜図５Ｄに示すように、プレス加工を施した後に、板状部材の他面に対して帳面研磨加工を行い、１００チャネル分のノズルを形成した。 In addition, in the comparative experiment shown in FIG. 10, it manufactures by pressing a metal plate-shaped member using the metal mold | die which has a flow-path formation part whose width | variety is 30 micrometers. And the diameter of the front-end | tip part of the nozzle formation part of a metal mold | die is set to 24 micrometers. Further, as shown in FIGS. 5A to 5D, after pressing, the other surface of the plate-like member was subjected to book polishing to form nozzles for 100 channels.
そして、製造したノズルプレートを図１及び図２に示す圧電式のインクヘッドヘッドのヘッドチップに設け、１０ｃＰの溶剤アナログインクを用いて、１ｄｐｄ（drop per dot）で射出を行い、１０発目の発滴速度を評価している。なお、ｄｐｄは、１ｄｏｔ当たりのｄｒｏｐ数を意味している。そのため、１ｄｐｄは、１滴（ｄｒｏｐ）で１ｄｏｔの印字を行うという意味である。 The manufactured nozzle plate is provided on the head chip of the piezoelectric ink head shown in FIGS. 1 and 2, and 10 cP solvent analog ink is used for injection at 1 dpd (drop per dot). The rate of droplet ejection is evaluated. Dpd means the number of drops per dot. Therefore, 1 dpd means that 1 dot is printed with one drop.
また、流路形成部によりノズルプレートに形成された流路は、ノズルプレートと接合する他のプレートの流路とつながり、そちらにもインクが流れるように設計した。 In addition, the flow path formed in the nozzle plate by the flow path forming unit is designed to be connected to the flow path of another plate joined to the nozzle plate, and the ink flows there.
図１０における実施例１は、図４Ａ〜図４Ｃに示す第１の実施の形態例にかかる金型１００に対応する例であり、ノズル形成部角度θ０が３°に設定した例を示している。実施例２は、図５Ａ〜図５Ｃに示す第２の実施の形態例にかかる金型２００に対応する例であり、ノズル形成部角度θ０が３°に設定した例を示している。
Example 1 in FIG. 10 is an example corresponding to the
また、実施例３〜実施例６は、図４Ａ〜図４Ｃに示す第１の実施の形態例にかかる金型１００に対応する例を示している。また、実施例３は、ノズル形成部角度θ０が４°に設定され、実施例４は、ノズル形成部角度θ０が５°に設定されている。そして、実施例５は、ノズル形成部角度θ０が２５°、実施例６は、ノズル形成部角度θ０が２６°に設定されている。
Examples 3 to 6 show examples corresponding to the
実施例７は、図７Ａ及び図７Ｂに示す第３の実施の形態例にかかる金型３００に対応する例を示している。そして、実施例７におけるノズル形成部角度θ０は、第２ノズル形成部３０２ｂの傾斜角度を示している。また、実施例８では、ノズルプレートの材質としてステンレスを用いた例を示している。他の例では、ノズルプレートの材質は、スチールを用いている。
Example 7 shows an example corresponding to the
実施例９は、一つの金型に１００個のノズル形成部と流路形成部を形成した例を示している。実施例１０は、図８Ａ及び図８Ｂに示す第４の実施の形態例にかかる金型４００に対応する例であり、ノズル形成部と流路形成部のなす角度θ１が、１００°に設定されている。実施例１１は、図９Ａ及び図９Ｂに示す第５の実施の形態例にかかる金型５００に対応する例であり、ノズル形成部と流路形成部のなす角度θ１が、８０°に設定されている。さらに、実施例１２では、ノズル１１と流路１２が形成された板状部材８０におけるインクが吐出する側の面である他面８０ｂに撥水膜を塗布した例を示している。
Example 9 shows an example in which 100 nozzle forming portions and flow path forming portions are formed in one mold. Example 10 is an example corresponding to the
なお、比較例１は、流路形成部がなくノズル形成部のみを有する金型を用いて板状部材に対してプレス加工を行い、その後流路形成部のみを有する金型を用いて板状部材に対して２回目のプレス加工を行ったものである。 In Comparative Example 1, the plate-shaped member is pressed using a mold having only a nozzle forming portion without a flow path forming portion, and then plate-shaped using a die having only a flow path forming portion. A second press work is performed on the member.
図１０に示す実施例１〜１２及び比較例１は、それぞれ１０個のインクジェットヘッドを作成した。そして、１００チャネルの液滴速度の平均が６．０ｍ／ｓとなるように印加電圧を調整し、１００チャネル全ての液滴速度を評価した。評価基準は、以下に示す通りである。
○○：５．５ｍ／ｓ＜１０ヘッド×全１００チャネルの液滴速度＜６．５ｍ／ｓ
○：５．０ｍ／ｓ＜１０ヘッド×全１００チャネルの液滴速度＜７．０ｍ／ｓ
×：１０ヘッド×全１００チャネルの液滴速度＜５．０ｍ／ｓ、７．０ｍ／ｓ＜１０ヘッド×全１００チャネルの液滴速度
In Examples 1 to 12 and Comparative Example 1 shown in FIG. And the applied voltage was adjusted so that the average of the droplet speed of 100 channels was 6.0 m / s, and the droplet velocity of all 100 channels was evaluated. The evaluation criteria are as shown below.
◯◯: 5.5 m / s <10 heads × drop velocity of all 100 channels <6.5 m / s
A: 5.0 m / s <10 heads × drop velocity of all 100 channels <7.0 m / s
X: Drop speed of 10 heads x
図１０の実施例１〜実施例１２に示すように、金型にノズル形成部と流路形成部を設け、一度のプレス加工でノズルと流路を同時に形成する製造方法では、全て安定した液滴速度を得ることができることが分かる。 As shown in Example 1 to Example 12 in FIG. 10, a nozzle is provided with a nozzle forming part and a flow path forming part, and in the manufacturing method in which the nozzle and the flow path are simultaneously formed by a single press process, all stable liquids are used. It can be seen that the drop velocity can be obtained.
これに対して、ノズルと流路を別のプレス加工で形成する比較例１では、液滴速度が不安定になっていることが分かる。このように、ノズルと流路を別のプレス加工で形成する場合では、ノズルと流路との位置精度が悪化するため、ノズルから流路へのインクの流量が安定しなくなる。 On the other hand, in Comparative Example 1 in which the nozzle and the flow path are formed by separate press processing, it can be seen that the droplet velocity is unstable. As described above, when the nozzle and the flow path are formed by different press processes, the positional accuracy between the nozzle and the flow path is deteriorated, and the ink flow rate from the nozzle to the flow path becomes unstable.
また、実施例２に示すように、流路形成部の先端がＶ字状に形成した場合、実施例１に示す流路形成部の先端の形状がＶ字状でない例よりも液滴速度が安定していることが分かる。 Further, as shown in Example 2, when the tip of the flow path forming part is formed in a V shape, the droplet velocity is higher than that in the example where the shape of the tip of the flow path forming part shown in Example 1 is not V-shaped. You can see that it is stable.
さらに、実施例４〜実施例５に示すように、ノズル形成部角度θ０が５°から２５°の範囲では、実施例１、３、６よりも液滴速度が安定していることが分かる。これは、ノズルの傾斜角度が５°〜２５°の範囲では、ノズルから吐出した液滴が分裂しにくくなるためと考えられる。そのため、ノズル形成部角度θ０は、５°〜２５°の範囲に設定することが好ましい。 Further, as shown in Examples 4 to 5, it can be seen that the droplet velocity is more stable than those in Examples 1, 3, and 6 when the nozzle forming portion angle θ0 is in the range of 5 ° to 25 °. This is presumably because the droplets ejected from the nozzle are less likely to break up when the nozzle tilt angle is in the range of 5 ° to 25 °. For this reason, the nozzle forming portion angle θ0 is preferably set in the range of 5 ° to 25 °.
実施例７に示すように、ノズル形成部が２段形状であれば、液滴速度がより安定していることが分かる。このように、ノズル形成部が２段形状であれば、図７Ｂに示すように、形成されるノズルも２段形状となり、インクのメニスカス形状が安定し、液滴速度が安定する。 As shown in Example 7, it can be seen that if the nozzle forming portion has a two-stage shape, the droplet velocity is more stable. Thus, if the nozzle forming portion has a two-stage shape, the formed nozzle also has a two-stage shape as shown in FIG. 7B, the ink meniscus shape is stabilized, and the droplet velocity is stabilized.
また、実施例８に示すように、ノズルプレートの材質がステンレスでも液滴速度が安定していること分かる。そのため、ノズルプレートの材質は、例えば、ステンレス、スチール、アルミやニッケル等の金属が用いてもよい。また、ノズルプレートの材質がステンレスの場合、スチールの場合に比べて、所望の加工形状を得やすく、液滴速度が安定する。 Further, as shown in Example 8, it can be seen that the droplet velocity is stable even when the nozzle plate is made of stainless steel. For this reason, the material of the nozzle plate may be, for example, a metal such as stainless steel, steel, aluminum or nickel. Further, when the material of the nozzle plate is stainless steel, it is easier to obtain a desired processed shape and the droplet speed is stable than when steel is used.
実施例９に示すように、金型に複数のノズル形成部と流路形成部を設けた場合、金型に一つのノズル形成部と流路形成部を設けた場合に比べて、液滴速度が安定していることが分かる。このように、複数のノズル形成部と流路形成部を設けることで、プレス加工時に金型と板状部材との位置ズレが発生し難くなり、加工形状が安定し、ノズルプレートの液滴速度が安定する。 As shown in Example 9, when a plurality of nozzle forming portions and flow path forming portions are provided in a mold, the droplet velocity is higher than when a single nozzle forming portion and flow path forming portion are provided in a mold. It can be seen that is stable. In this way, by providing a plurality of nozzle forming portions and flow path forming portions, it is difficult for positional deviation between the mold and the plate-like member to occur during press processing, the processing shape is stable, and the droplet speed of the nozzle plate Is stable.
実施例１０に示すように、ノズル形成部と流路形成部のなす角度θ１が９０°よりも大きい場合では、液滴速度がより安定していることが分かる。このように、ノズル形成部と流路形成部のなす角度θ１が９０°よりも大きい場合では、金型を板状部材にプレスする際の流路形成部が板状部材に押し付けられる角度が安定し、加工形状が安定し、ノズルプレートの液滴速度が安定する。 As shown in Example 10, when the angle θ1 formed by the nozzle forming portion and the flow path forming portion is larger than 90 °, it can be seen that the droplet velocity is more stable. As described above, when the angle θ1 formed by the nozzle forming portion and the flow path forming portion is larger than 90 °, the angle at which the flow path forming portion is pressed against the plate-like member when the mold is pressed to the plate-like member is stable. In addition, the processed shape is stabilized, and the droplet speed of the nozzle plate is stabilized.
さらに、実施例１１に示すように、ノズル形成部と流路形成部のなす角度θ１が９０°よりも小さい場合でも、液滴速度がより安定していることが分かる。これは、図９Ｂに示すように、流路１２Ｄがノズル１１から離反する方向に傾斜するため、インクがノズル１１から流路１２Ｄに逆流することを防ぐことができるものと考えられる。さらに、ノズル１１の周辺の異物が流路１２Ｄを伝ってノズル１１に侵入することを防ぐことができ、液滴速度が安定する。
Furthermore, as shown in Example 11, it can be seen that the droplet velocity is more stable even when the angle θ1 formed by the nozzle forming portion and the flow path forming portion is smaller than 90 °. As shown in FIG. 9B, it is considered that the ink can be prevented from flowing back from the
また、実施例１２に示すように、撥水膜を塗布した場合では、液滴速度がより安定していることが分かる。そのため、プレス加工を施した後に、ノズルプレートにおけるインクが吐出される側の面（他面）におおいてノズルの開口の周辺とノズルプレートの表面に撥水膜を塗布することで、ノズルプレートに変形があった場合でも液滴速度が安定する。 Further, as shown in Example 12, it can be seen that the droplet velocity is more stable when the water-repellent film is applied. For this reason, after applying the press working, a water repellent film is applied to the periphery of the nozzle opening and the surface of the nozzle plate on the surface (other surface) on the nozzle plate where ink is ejected. Even when there is deformation, the droplet velocity is stabilized.
４．製造方法の他の実施の形態例
次に、図１１〜図１２Ｂを参照してノズルプレートの製造方法の他の実施の形態例について説明する。
図１１は、他の実施の形態例で用いられる金型を示す断面図である。図１２Ａ及び図１２Ｂは、他の実施の形態例にかかるノズルプレートの製造方法を示す説明図である。
4). Another Embodiment of Manufacturing Method Next, another embodiment of the manufacturing method of the nozzle plate will be described with reference to FIGS.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a mold used in another embodiment. 12A and 12B are explanatory diagrams illustrating a method for manufacturing a nozzle plate according to another embodiment.
この実施の形態例にかかるノズルプレートの製造方法は、射出成形によりノズルプレートを製造する方法である。図１１に示すように、第１金型６０１と、第１金型６０１と対向する第２金型６１０が用いられる。
The nozzle plate manufacturing method according to this embodiment is a method of manufacturing a nozzle plate by injection molding. As shown in FIG. 11, a first mold 601 and a
第１金型６０１には、ノズル形成部６０２と、流路形成部６０３とを有している。ノズル形成部６０２及び流路形成部６０３は、第１金型６０１における第２金型６１０と対向する一面６０１ａから第２金型６１０に向けて突出している。なお、流路形成部６０３の構成は、上述した金型１００、２００、３００、４００、５００の流路形成部１０３、２０３、３０３、４０３、５０３と同一である。
The first mold 601 has a
また、ノズル形成部６０２は、略円錐台形状に形成されている。そして、ノズル形成部６０２の先端部は、第２金型６１０に当接している。
Moreover, the
次に、上述した構成を有する第１金型６０１及び第２金型６１０を用いたノズルプレートの製造方法について図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して説明する。
図１２Ａに示すように、第１金型６０１と第２金型６１０の間に形成された空間Ｓ１に溶融した樹脂Ｐ１を流し込み、空間Ｓ１を溶融した樹脂Ｐ１で充填する。次に、樹脂Ｐ１を冷却させて固化（硬化）させる。そして、樹脂Ｐ１が硬化すると、第１金型６０１と第２金型６１０を離反させる。これにより、図１２Ｂに示すように、ノズル１１と流路１２が形成されたノズルプレート１０の製造が完了する。
Next, a method for manufacturing a nozzle plate using the first mold 601 and the
As shown in FIG. 12A, molten resin P1 is poured into space S1 formed between first mold 601 and
図１２Ａ及び図１２Ｂに示す製造方法では、第１金型６０１と第２金型６１０の間に形成された空間Ｓ１に溶融部材の一例として樹脂Ｐ１を流し込み射出成形する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１金型６０１と第２金型６１０の間に形成された空間Ｓ１に溶融部材の他の例として溶融したアルミ等の金属を流し込み、いわゆる鋳造によってノズルプレートを製造してもよい。
In the manufacturing method shown in FIGS. 12A and 12B, the example in which the resin P <b> 1 is poured and injected into the space S <b> 1 formed between the first mold 601 and the
このような第１金型６０１及び第２金型６１０を用いた射出成形による製造方法によっても、金型１００を用いたプレス加工による製造方法と同様に、ノズル１１と流路１２の位置ズレが発生することなく容易にノズルプレート１０を製造することができる。
Also in the manufacturing method by injection molding using the first mold 601 and the
なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。上述した実施の形態例では、製造したノズルプレートを圧電式のインクジェットヘッドのヘッドチップに設けた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、サーマル方式のヘッドチップにノズルプレートを設けてもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention described in the claims. In the above-described embodiment, the example in which the manufactured nozzle plate is provided on the head chip of the piezoelectric inkjet head has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a nozzle plate may be provided on a thermal head chip.
１、１Ａ…インクジェットヘッド、 ２…共通インク室、 ３…保持部、 ４、４Ａ…ヘッドチップ、 ５…フレキシブル配線基板、 １０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…ノズルプレート、 １０ａ…一面、 １１、１１Ｂ…ノズル、 １１ａ…第１傾斜面、 １１ｂ…第２傾斜面、 １２、１２Ｃ、１２Ｄ…流路、 １２Ａ…個別循環流路、 ２０、２０Ａ…中間プレート、 ３０…圧力室形成プレート、 ３１…圧力室、 ３２…振動板、 ４０…駆動プレート、 ５０…配線基板、 ６０…アクチュエータ、 ７０Ａ…循環流路、 ８０…板状部材、 ８０ａ…一面、 ８０ｂ…他面、 ８１…ノズル凹部、 ８２…流路凹部、 ８３…第１凸部、 ８４…第２凸部、 １００、２００、３００、４００、５００、６００…金型、 １０１、２０１、３０１、４０１、５０１…本体部、 １０１ａ、２０１ａ、３０１ａ、４０１ａ、５０１ａ、６０１ａ…一面、 １０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２…ノズル形成部、 １０３、２０３、４０３、５０３、６０３…流路形成部、 ３０２ａ…第１ノズル形成部、 ３０２ｂ…第２ノズル形成部、 ６０１…第１金型、 ６１０…第２金型 Ｐ１…樹脂（溶融部材）、 Ｓ１…空間
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記本体部の一面から突出し、インクを吐出するノズルを形成するノズル形成部と、
前記本体部の前記一面から突出し、前記ノズル形成部に連続し、前記ノズルの軸方向と直交する方向に延在する流路を形成する流路形成部と、を備えた金型を用いて製造される
ノズルプレートの製造方法。 The main body,
A nozzle forming portion that protrudes from one surface of the main body and forms a nozzle for discharging ink;
Produced using a mold having a flow path forming portion that protrudes from the one surface of the main body portion, continues to the nozzle forming portion, and forms a flow channel extending in a direction perpendicular to the axial direction of the nozzle. Nozzle plate manufacturing method.
前記板状部材の前記一面とは反対側の他面においてプレス加工を行うことで形成された凸部を研磨し、除去する工程と、
を含む請求項１に記載のノズルプレートの製造方法。 A step of causing the one surface of the mold to face one surface of the plate-like member, and pressing the plate-like member with the die; and
Polishing and removing the protrusions formed by pressing on the other surface opposite to the one surface of the plate-like member;
The manufacturing method of the nozzle plate of Claim 1 containing this.
請求項１又は２に記載のノズルプレートの製造方法。 The nozzle plate manufacturing method according to claim 1, wherein the flow path forming portion has an end portion on the opposite side to the one surface of the main body portion formed in a substantially V shape.
前記ノズル形成部の軸方向に対する傾斜角度が、５°〜２５°の範囲に設定されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。 The nozzle forming portion is formed in a substantially conical shape,
The manufacturing method of the nozzle plate according to any one of claims 1 to 3, wherein an inclination angle of the nozzle forming portion with respect to an axial direction is set in a range of 5 ° to 25 °.
前記本体部の一面から突出する略円錐台形状の第１ノズル形成部と、
前記第１ノズル形成部の先端部から連続し、略円錐状に形成された第２ノズル形成部と、を有し、
前記第２ノズル形成部の軸方向に対する傾斜角度は、前記第１ノズル形成部の軸方向に対する傾斜角度よりも小さく設定されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。 The nozzle forming part is
A substantially frustoconical first nozzle forming portion protruding from one surface of the main body portion;
A second nozzle forming portion that is continuous from the tip of the first nozzle forming portion and is formed in a substantially conical shape,
The nozzle plate according to any one of claims 1 to 3, wherein an inclination angle of the second nozzle forming portion with respect to the axial direction is set smaller than an inclination angle of the first nozzle forming portion with respect to the axial direction. Method.
請求項１〜５のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。 The location where the said flow path formation part is connected to the said nozzle formation part, and the angle formed in the axial direction of the said nozzle formation part are set larger than 90 degrees. The manufacturing method of the nozzle plate as described in 2.
請求項１〜５のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。 The location where the said flow path formation part is connected to the said nozzle formation part, and the angle formed in the axial direction of the said nozzle formation part are set smaller than 90 degrees. The manufacturing method of the nozzle plate as described in 2.
請求項１〜７のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。 The method for manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein a plurality of the nozzle forming part and the flow path forming part are provided in the main body part.
請求項２〜８のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。 The method for manufacturing a nozzle plate according to any one of claims 2 to 8, further comprising a step of applying an ink repellent film to a surface of the plate-like member that has been subjected to the press working on the side from which the ink is ejected.
前記第１金型と前記第２金型の間に形成された空間に溶融部材を流し込む工程と、
前記溶融部材を固化させる工程と、
を含む請求項１に記載のノズルプレートの製造方法。 The mold includes a first mold having the nozzle forming section and the flow path forming section, and a second mold facing the one surface of the first mold on which the nozzle forming section and the flow path forming section are provided. A mold, and
Pouring a melting member into a space formed between the first mold and the second mold;
Solidifying the molten member;
The manufacturing method of the nozzle plate of Claim 1 containing this.
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|---|---|---|---|---|
| WO2021019693A1 (en) | 2019-07-30 | 2021-02-04 | コニカミノルタ株式会社 | Nozzle plate, nozzle plate manufacturing method, and inkjet head |
| WO2022044245A1 (en) | 2020-08-28 | 2022-03-03 | コニカミノルタ株式会社 | Nozzle plate and inkjet head |
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